微型屏蔽磁性部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微型屏蔽磁性部件。本發(fā)明還提供一種低輪廓的屏蔽磁性部件，所述磁性部件包括自定心的芯和線圈組件。
【專利說明】微型屏蔽磁性部件
[0001]本申請是2007年6月15日遞交的申請?zhí)枮?00710111096.9、發(fā)明名稱為“微型
屏蔽磁性部件”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總地涉及電子部件(component)的制造，并且更具體地，涉及諸如電感器的微型磁性部件的制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種低輪廓磁性部件，所述低輪廓磁性部件包括:由可導(dǎo)磁材料制成的并限定接收座的第一芯；由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成；以及以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成的線圈，所述線圈至少包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈；其中所述第一芯限定接納所述線圈的接收座，并且所述第一芯和第二芯中的至少一個包括與所述線圈配合的凸起。
[0004]其中，所述第二芯限定所述凸起，所述凸起延伸到所述線圈的中心開口中。
[0005]其中，當(dāng)所述芯被組裝時，所述凸起延伸比所述第一芯和第二芯之間的距離小的距離，由此在所述第一芯和第二芯之間形成間隙。
[0006]其中，所述第一芯限定所述凸起，所述凸起延伸穿過所述線圈的中心開口。
[0007]其中，所述凸起包括從所述第一芯的基座延伸的柱，當(dāng)所述第一芯和第二芯被組裝時，所述柱與所述第二芯是分開的。
[0008]其中，所述第一芯包括用于所述線圈引線的表面安裝端。
[0009]其中，所述低輪廓磁性部件還包括分別接納所述第一線圈引線和第二線圈引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾。
[0010]其中，所述線圈還包括第三引線和第四引線。
[0011]其中，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
[0012]其中，所述部件是功率電感器。
[0013]本發(fā)明還提供一種低輪廓磁性部件，所述低輪廓磁性部件包括:由可導(dǎo)磁材料制成的并限定接收座的第一芯；被接納在所述第一芯的所述接收座中的預(yù)成形線圈，所述線圈至少包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈；以及由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成，所述第二芯包括柱，所述柱延伸穿過所述線圈的中心開口并建立與所述第一芯的間隙。
[0014]其中，所述第一芯包括用于所述線圈引線的表面安裝端。
[0015]其中，所述低輪廓磁性部件還包括分別接納所述第一線圈引線和第二線圈引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾。
[0016]其中，所述線圈還包括第三引線和第四引線。[0017]其中，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線在所述外周邊連接到所述線圈。
[0018]其中，所述部件是功率電感器。
[0019]其中，所述第一芯包括基座和從所述基座延伸的直立側(cè)壁，并且其中所述間隙在所述基座和所述柱的頂部之間延伸。
[0020]其中，所述第一芯還包括覆蓋所述線圈的主體，所述主體具有比所述柱大的外周邊。
[0021 ] 其中，所述柱基本上是圓柱形的。
[0022]本發(fā)明還提供一種低輪廓磁性部件，所述低輪廓磁性部件包括:由可導(dǎo)磁材料制成的并限定接收座的第一芯，并且所述芯包括向上凸出到所述接收座中的柱；被接納在所述第一芯的所述接收座中的預(yù)成形線圈，其中所述柱延伸穿過所述線圈的內(nèi)周邊，所述線圈至少包括第一引線、第二引線以及所述在第一引線和第二引線之間的多個圈。
[0023]其中，所述低輪廓磁性部件還包括由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成，并且覆蓋所述線圈。
[0024]其中，所述第二芯包括基本上平坦的本體，所述本體具有比所述柱大的外周邊。
[0025]其中，所述第一芯包括用于所述線圈引線的表面安裝端。
[0026]其中，所述低輪廓磁性部件還包括安裝到所述第一芯并且分別接納所述第一線圈引線和第二線圈引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾。
[0027]其中，所述線圈還包括第三弓I線和第四引線。
[0028]其中，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
[0029]其中，所述部件是功率電感器。
[0030]其中，所述第一芯包括基座和從所述基座延伸的直立側(cè)壁，所述間隙在所述第二芯和所述柱的頂部之間延伸。
[0031]本發(fā)明還提供一種低輪廓磁性部件，所述低輪廓磁性部件包括:預(yù)成形線圈；用于提供第一磁芯并接納所述預(yù)成形線圈的第一裝置；用于提供第二磁芯的第二裝置，所述第二裝置以與所述用于提供第一磁芯的裝置分開的方式被提供，并且將所述預(yù)成形線圈包圍在所述第一裝置內(nèi)；以及用于相對于所述芯為所述線圈定心的裝置，所述定心裝置以整體的方式在用于提供磁芯的所述第一磁芯和第二磁芯之一中被提供。
[0032]其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述預(yù)成形線圈互相配合。
[0033]其中，所述線圈包括第一引線、第二引線、內(nèi)周邊和外周邊，并且其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
[0034]其中，所述部件是功率電感器。
[0035]其中，所述線圈包括多于一個繞組。
[0036]本發(fā)明還提供一種制造低輪廓磁性部件的方法，所述制造低輪廓磁性部件的方法包括:提供由可導(dǎo)磁材料制成的第一芯，所述第一芯限定接收座；提供由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成；以及提供以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成的線圈，所述線圈包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈，其中所述接收座接納所述線圈，并且所述第一芯和第二芯中的至少一個包括與所述線圈配合的凸起。
[0037]其中，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
[0038]其中，所述線圈被配置成使得所述第一芯和第二芯之間的距離最小化。
[0039]本發(fā)明還提供一種低輪廓磁性部件，低輪廓磁性部件包括:第一芯，所述第一芯由可導(dǎo)磁材料制成，并且包括接收座；第二芯，所述第二芯獨立地由可導(dǎo)磁材料制成并且以與所述第一芯獨立的方式制成；以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成的線圈，所述線圈包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線在所述外周邊連接到所述線圈；以及用于分別接納所述第一引線和第二引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾；其中所述第一芯限定適于接納所述線圈的接收座，并且其中所述第一芯和第二芯中的至少一個包括凸起，所述凸起適于被插入所述線圈。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1是已知的用于電子設(shè)備的磁性部件的透視圖。
[0041]圖2是常規(guī)屏蔽磁性部件的分解視圖。
[0042]圖3是圖2中所示部件的底部組件視圖。
[0043]圖4是另一常規(guī)屏蔽磁性部件的分解視圖。
[0044]圖5是圖4中所示部件的底部組件視圖。
[0045]圖6是另一常規(guī)屏蔽磁性部件的底部組件視圖。
[0046]圖7是用于低輪廓(low profile)電感器部件的常規(guī)的預(yù)成形(preformed)線圈(coil)的頂部俯視圖。
[0047]圖8是根據(jù)本發(fā)明所形成的線圈的頂部俯視圖。
[0048]圖9是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案所形成的部件的分解視圖。
[0049]圖10是圖9中示出的部件在已組裝(assembled)的情況下的透視圖。
[0050]圖11是圖10中所示部件的底部透視圖。
[0051]圖12是圖10-12中所示部件的部分被移除的側(cè)面透視圖。
[0052]圖13是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案所形成的部件的分解視圖。
[0053]圖14是圖13中示出的部件在已組裝的情況下的透視圖。
[0054]圖15是圖14中所示部件的底部透視圖。
[0055]圖16是圖13-15中所示部件的側(cè)面示意視圖。
[0056]圖17是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案所形成的另一部件的部分分解視圖。
[0057]圖18是圖17中所示部件的部分被移除的側(cè)面透視圖。
[0058]圖19圖示圖17中所示部件在部分已組裝的情況下。
[0059]圖20圖示圖19中所示部件的底部透視圖。
[0060]圖21是圖17所示部件在完全已組裝情況下的頂部透視圖。
[0061]圖22是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方案所形成的再一磁性部件的透視圖。
[0062]圖23圖示圖22中所示部件在另一制造階段。
[0063]圖24是圖23中所示部件在完全組裝情況下的頂部透視圖。[0064]圖25是圖23中所示部件的底部透視圖。
[0065]圖26是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方案所形成的再一磁性部件的透視圖。
[0066]圖27圖示圖26中所示部件在另一制造階段。
[0067]圖28是圖26中所示部件在完全組裝情況下的頂部透視圖。
[0068]圖29是圖28中所示部件的底部透視圖。
[0069]圖30是步降轉(zhuǎn)換器的基本電路圖。
[0070]圖31是步升轉(zhuǎn)換器的基本電路圖。
[0071]圖32是用于高壓驅(qū)動器的電路圖。
[0072]圖33是針對示例性器件示出電感對電流性能的圖。
[0073]圖34是針對示例性器件示出電感滾降(rolloff)的圖。
【具體實施方式】
[0074]在這里公開了這樣的磁性部件的示例性實施方案，所述磁性部件克服了本領(lǐng)域中為了以合理成本制造用于電子設(shè)備的低輪廓部件的各種挑戰(zhàn)。更具體地，公開了示例性的微型屏蔽式功率部件(例如電感器和變壓器)及其制造方法。所述部件采用獨特的芯結(jié)構(gòu)、預(yù)成形線圈，以及用于形成該預(yù)成形線圈的端接(termination)結(jié)構(gòu)的熔焊(welding)和鍍敷技術(shù)。在大的生產(chǎn)批量下可以嚴密地控制芯中的間隙大小，提供更嚴密控制的電感值。憑借與已知的用于電路板應(yīng)用的磁性部件相比的更易的組裝性和更高的產(chǎn)率，所述部件可以以更低的成本來提供。所述部件還提供相對于已知部件的增加的功率密度，并且因此所述部件特別適用于電子設(shè)備的電源電路。
[0075]為了最完全地認識本發(fā)明，下面的公開內(nèi)容將被分成不同部分，其中第I部分闡述常規(guī)的屏蔽磁性部件以及與其相關(guān)的挑戰(zhàn)；而第II部分闡述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案形成的磁性部件的示例性實施方案。
[0076]1.發(fā)明介紹
[0077]在很多種類的電子設(shè)備中，已經(jīng)開始期望在較小的物理封裝尺寸中提供不斷增加的特征和功能性陣列。例如，諸如蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備以及個人音樂和娛樂設(shè)備的手持式電子設(shè)備現(xiàn)在包括增加數(shù)量的電子部件，以在這些設(shè)備中包括所期望的增加的功能性。為這些設(shè)備在減小的物理封裝尺寸中接納增加數(shù)量的部件已經(jīng)導(dǎo)致大量使用“低輪廓”部件，所述“低輪廓”部件具有從電路板表面突出的相對小的高度。部件的低輪廓降低了電子設(shè)備內(nèi)的板上所需的凈高(clearance)，并且允許多個電路板堆疊在設(shè)備中減少的空間量內(nèi)。
[0078]然而，這樣的低輪廓部件的制造存在多種實際挑戰(zhàn)，使得生產(chǎn)越來越小的設(shè)備所要求的更小的低外形的制造困難且昂貴。在非常小的磁性部件(例如電感器和變壓器)中產(chǎn)生統(tǒng)一的性能是困難的，特別是當(dāng)所述部件包括在制造期間難以控制的帶間隙的芯結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)致性能和成本問題。在大量電子部件的情況下，部件間任何性能上的可變性都是不期望的，并且即使是相對小的成本節(jié)省也可能是顯著的。
[0079]各種用于電路板應(yīng)用的磁性部件(包括但不限于用于電子設(shè)備的電感器和變壓器)包括至少一個設(shè)置于磁芯周圍的導(dǎo)電繞組(winding)。在一些磁性部件中，芯組件是由帶間隙并且接合在一起的鐵氧體(ferrite)芯制成。在使用中，要求芯之間的間隙儲存芯中的能量，并且該間隙影響磁特性，所述磁特性包括但不限于開路電感和DC偏置特性。特別是在微型部件中，在芯之間產(chǎn)生均一的間隙對于可靠的、高質(zhì)量的磁性部件的穩(wěn)定制造來說是重要的。
[0080]因此，期望為電路板應(yīng)用提供一種具有提高的效率和改進的可制造性的磁性部件，而無需增加部件的大小以及過度占用印刷電路板上的空間量。
[0081]圖1是用于電子設(shè)備的已知磁性部件100的透視圖。如圖1中所圖示，部件100是包括基座102的功率電感器，所述基座102由例如非可導(dǎo)電路板材料(例如酚醛樹脂)制成。鐵氧體鼓形芯(drum core) 104(有時被稱為繞組軸)以諸如環(huán)氧樹脂基膠的粘合劑106附著到基座102。繞組或線圈108被提供為卷繞所述鼓形芯104特定圈數(shù)的導(dǎo)線形式，并且繞組108以從鼓形芯104延伸的線圈引線110、112的形式終止于(terminate at)每個相對端。在基座102的相對側(cè)邊沿提供金屬端子接線夾(clip)114、116，并且所述接線夾114、116可以例如單獨地由金屬片制成，并且被組裝到基座102。各個接線夾114、116的部分可以被釬焊(solder)到電子設(shè)備的電路板(未示出)的可導(dǎo)跡線，并且接線夾114、116的部分以機械和電氣方式連接到線圈引線110、112。鐵氧體屏蔽環(huán)芯118基本上環(huán)繞(surround)鼓形芯104，并且以有間隙的方式相對于鼓形芯104被間隔開。
[0082]繞組108直接纏繞在鼓形芯104上，并且屏蔽環(huán)芯118被組裝到鼓形芯104。要求鼓形芯104相對于屏蔽芯118組件細致地定心(centering)以控制電感值,并且保證導(dǎo)體的DC偏置性能。通常使用相對高溫的釬焊工藝來將線引線110、112釬焊到端子接線夾114,116ο
[0083]針對微型化的低輪廓部件，鼓形芯104在屏蔽芯118內(nèi)的定心操作導(dǎo)致多種實踐上的困難。在一些情況下，已經(jīng)使用環(huán)氧樹脂來接合鐵氧體芯104和118，以產(chǎn)生用于磁性部件的接合的芯組件。為了使芯保持一致的間隙，經(jīng)常將非磁性珠(bead)(通常為玻璃球)與粘性的絕緣材料混合，并且散布在芯104和118之間，以形成所述間隙。當(dāng)被熱固化時，環(huán)氧樹脂接合芯104和118，并且所述珠將芯104和118隔離開以形成所述間隙。然而，芯104和118之間的接合主要依賴于環(huán)氧樹脂的粘度以及散布在芯之間的粘性混合物中環(huán)氧樹脂與珠的比例。已經(jīng)注意到，在一些應(yīng)用中，接合的芯104和118對于它們所期望的應(yīng)用來說并未足夠地接合，并且控制粘性混合物中環(huán)氧樹脂與玻璃球的比例也非常困難。
[0084]另一種已知的鼓形芯104在屏蔽芯118中定心的方法涉及放置在芯104和118之間的非磁性隔離材料(spacer material)(未示出)。隔離材料經(jīng)常是由紙或邁拉聚酯薄膜絕緣材料構(gòu)成。典型地，芯104和118以及隔離材料以繞卷在所述兩個半芯(core halves)外的條帶互相固定，其中以粘合劑將所述兩個半芯固定在一起，或者以夾持件固定所述兩個半芯并且保持位于所述兩個半芯之間的間隙。很少使用多件(即多于兩件)隔離材料，因為將結(jié)構(gòu)固定在一起的問題變得非常復(fù)雜、困難和昂貴。
[0085]在用于將線圈引線110、112電連接到端子接線夾114和116的釬焊操作過程中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在鼓形芯104和屏蔽芯118中的一個或兩個中可能出現(xiàn)裂縫，特別是在使用非常小的芯時。此外，在釬焊操作過程中在繞組108中可能出現(xiàn)電短路。任一種情況都導(dǎo)致電感器組件在使用中出現(xiàn)性能和可靠性問題。
[0086]圖2和3分別圖示另一種已知類型的屏蔽磁性部件150的分解視圖和透視圖，該屏蔽磁性部件150在某些方面來說比圖1示出的部件100要易于制造和組裝。此外，部件150還可以以比部件100要低的輪廓來提供。
[0087]部件150包括鼓形芯152和接納該鼓形芯的屏蔽芯156，線圈或繞組154在所述鼓形芯152上延伸多圈。屏蔽芯156包括形成在其表面上的電鍍端部160。線形引線162、164從繞組154延伸，并且在端部158和160的側(cè)邊沿與端部158和160電連接。電鍍端部160避免了單獨制作的端子接線夾(例如圖1中所示的接線夾114和116)以及接線夾114和116被組裝到的基座102 (也在圖1中示出)。消除在其他情況下將需要的接線夾114、116和基座102節(jié)省了材料和組裝成本，并且提供了比部件100 (圖1)低的輪廓高度。
[0088]然而，對于以更低輪廓進行制造來說，部件150仍然是一種挑戰(zhàn)。鼓形芯152相對于屏蔽芯156的定心操作仍然困難而昂貴。在部件150的制造期間，部件150還容易受到用于將線圈引線162和164端接到屏蔽芯156上的端部158和160的高溫釬焊操作的熱沖擊和潛在的損害，或者容易受到在部件150被表面安裝到電路板時所經(jīng)歷的熱沖擊的影響。熱沖擊會降低芯104、118之一或兩者的結(jié)構(gòu)強度。隨著更低輪廓部件發(fā)展的趨向，鼓形芯152和屏蔽芯156的尺寸正被減小，導(dǎo)致它們更易受熱沖擊問題的影響。已經(jīng)在用于形成所述端部的電鍍過程中觀察到屏蔽芯156的裂縫，所述裂縫導(dǎo)致性能和可靠性問題，以及不期望的合格部件低產(chǎn)率。
[0089]圖4和5圖示在某些方面類似于部件150的部件180的另一個實施方案。在圖4和圖5中，針對共同特征使用與圖2和3中類似的參考符號。與部件150不同，部件180包括嵌入在屏蔽芯156中的端接槽182、184 (圖4)。嵌入式端接槽182和184在屏蔽芯156表面接納繞組引線166、168(圖5)，所述屏蔽芯156可以被表面安裝到電子設(shè)備的電路板。與部件150相比，嵌入式端接槽182和184允許減小部件高度，或者減小部件的輪廓，但是仍舊面臨前述的在為芯定心時的困難、端部158和160的電鍍對芯的潛在損害，以及在部件180被表面安裝到電路板時由于高溫釬焊操作而導(dǎo)致的熱沖擊問題。
[0090]圖6圖示再一種已知的部件200，所述部件200可以根據(jù)部件150或180中任一種被構(gòu)造，但是包括以單獨方式提供的、更牢固地維系線圈引線166、168(圖2-5)的線圈端子接線夾202、204。接線夾202、204被提供在電鍍端部158、160(圖2-5)之上，并且夾持(capture)線圈引線166、168。除了更可靠地端接線圈引線166、168以外，部件200受到類似的在屏蔽芯156中為鼓形芯154定心的困難，與電鍍端部時對芯的損害相關(guān)的類似問題，以及可能在使用時負面影響部件200的可靠性和性能的類似的熱沖擊問題。
[0091]為了避免在將線圈纏繞到越來越小的鼓形芯152時的困難，以及在進一步減小這樣的部件的低輪廓高度的目標(biāo)下，已經(jīng)提出使用預(yù)成形的線圈結(jié)構(gòu)，取代于被纏繞到芯結(jié)構(gòu)上，預(yù)成形的線圈結(jié)構(gòu)可以被單獨制成，并且可以被組裝到芯結(jié)構(gòu)中。圖7是一種這樣的常規(guī)預(yù)成形線圈220的頂部俯視圖，所述預(yù)成形線圈220可以被用來構(gòu)造低輪廓電感器部件。線圈220包括第一和第二引線222和224，以及在第一和第二引線222和224之間纏繞數(shù)圈的一段線。由于線圈220被纏繞所使用的常規(guī)方式，一根引線222從線圈220的內(nèi)周邊延伸，而另一根引線224從線圈220的外周邊延伸。
[0092]I1.本發(fā)明的示例性實施方案
[0093]圖8是用于根據(jù)本發(fā)明所形成的微型或低輪廓磁性部件的預(yù)成形繞組或線圈240的頂部俯視圖。與線圈220 (圖7)類似，線圈240具有第一和第二引線242和244，以及在第一和第二引線222和224之間纏繞數(shù)圈以達到期望效果的一段線，所述期望效果例如期望的用于選定的最終用途應(yīng)用的電感值。
[0094]在圖示說明性實施方案中，線圈240可以由導(dǎo)線根據(jù)已知技術(shù)形成。如果期望的話，用于形成線圈240的導(dǎo)線可以被涂覆有漆(enamel)涂層等，以改進線圈240的結(jié)構(gòu)和功能方面。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的，線圈240的電感值部分取決于線的類型、線圈中線的圈數(shù)，以及線的直徑。因此，線圈240的電感額定值可以針對不同應(yīng)用而顯著不同。
[0095]與線圈220不同，引線242和244兩者均從線圈240的外周邊延伸。換言之，引線242和244均不從線圈240的內(nèi)周邊或中心開路處延伸。因為引線242和244均不從線圈240的內(nèi)周邊延伸，所以芯結(jié)構(gòu)(圖8中未示出，但是在下面描述)中的繞組空間可以以比使用線圈220更有效的方式來被使用。更有效地使用線圈240的繞組空間提供了性能優(yōu)勢，并進一步降低磁性部件的低輪廓高度。
[0096]此外，更有效地使用繞組空間提供了額外的益處，包括在占用與由較小線材號數(shù)(wire gauge)制成的常規(guī)線圈相同的物理面積的同時,使用更大的線材號數(shù)來制作線圈?？商鎿Q地，對于給定線材號數(shù)，通過消除不使用的空間，可以以相同的物理空間提供更多的線圈圈數(shù)，而常規(guī)線圈在較少的圈數(shù)下將占用該物理空間。再者，更有效地使用繞組空間可以減少部件260在使用時的直流電阻(DCR)，并且降低電子設(shè)備中的功率損耗。
[0097]預(yù)成形線圈240可以以與任何芯結(jié)構(gòu)獨立的方式制成，并且可以之后在指定的制造階段與芯結(jié)構(gòu)一起被組裝?？梢韵嘈牛?dāng)與下面所描述的基本上自定心的磁芯結(jié)構(gòu)一起使用時，線圈240的構(gòu)造是有益的。
[0098]圖9-12圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案形成的磁性部件260的各種視圖。部件260包括第一芯262、可插入屏蔽芯262的預(yù)成形線圈240 (也在圖8中示出)，以及覆蓋線圈240并且以自定心的方式被接納在第一芯262內(nèi)的第二芯264。第一芯262有點類似之前描述的屏蔽芯，而第二芯264有時是指將線圈240包圍(enclose)在第一芯262內(nèi)的護罩。
[0099]如從圖9中最佳地看到，第一芯262可以由可導(dǎo)磁材料(magnetic permeablematerial)形成在實心(solid)平坦基座266中，其中直立壁268、270在法線或通常垂直的方向從基座266延伸。壁268和270可以在它們之間或在基座266之上限定通常為圓柱形的繞組空間或繞組接收座(rec印tacle)272以接納線圈240。切口(cutout)或開口 273在側(cè)壁268和270的端部之間延伸，并且為分別的線圈引線242和244提供空隙。
[0100]已知多種適于制造芯262的磁性材料。例如，已知并且可以使用鐵粉芯，包括粉狀鎳、鐵和鑰的鐵鎳鑰粉(molypermalloy powder, MPP)芯；鐵氧體材料；以及高磁通磁環(huán)材料，取決于部件是用于供能或能量轉(zhuǎn)換電路還是用于另一種應(yīng)用(例如濾波電感器)。示例性鐵氧體材料包括商業(yè)上已經(jīng)使用并且廣泛可獲得的錳鋅鐵氧體和特定的功率鐵氧體、鎳鋅鐵氧體、鋰鋅鐵氧體、鎂錳鐵氧體等等。還預(yù)期低損耗鐵粉、基于鐵的陶瓷材料或其他已知的材料可以被用于制作芯，同時實現(xiàn)本發(fā)明的至少一些優(yōu)點。
[0101]如圖10-12所不，第一芯262還可以包括形成在第一芯262的外表面上的表面安裝端部276、278。端部276、278可以由可導(dǎo)材料以例如物理氣相沉積(PVD)工藝而不是如本領(lǐng)域所通常使用的電鍍形成在芯262上。與常規(guī)使用的電鍍工藝相比，物理氣相沉積允許更大程度的工藝控制，以及在非常小的芯結(jié)構(gòu)上端部268、270的提高的質(zhì)量。物理氣相沉積還可以避免電鍍所呈現(xiàn)的芯損害和相關(guān)的問題。雖然可以相信對于形成端部268、270來說物理氣相沉積工藝更有益，但是可以認識到，同樣可以提供其他端接結(jié)構(gòu)，包括電鍍端部、端子接線夾、通過用導(dǎo)電墨水等蘸涂芯262的一部分所形成的表面端部，以及其他本領(lǐng)域已知的端接方法或端接結(jié)構(gòu)。
[0102]如圖10-12中還示出的，端部276和278可以各自形成為具有嵌入式端接槽280，所述端接槽280接納線圈引線242和244的端子。在附圖中所示的實施例中，如圖9中最佳地看到的，當(dāng)線圈240被組裝到第一芯262時，線圈240的引線可以鄰近基座266定向(orient)，并且引線可以被彎曲到與端接槽280嚙合。引線242和244可以隨后被例如熔焊到端部276和278，以確保線圈引線242和244到端部276和278的足夠的機械和電氣連接。具體來說，可以利用火花熔焊和激光熔焊來端接線圈引線242和244。
[0103]與釬焊操作相反，將線圈引線242和244熔焊到端部276和278避免了釬焊對部件260總高度的不期望的影響，并且還避免了對線圈240的不期望的熱沖擊問題和高溫效應(yīng)，以及釬焊操作必然導(dǎo)致的潛在的芯損害。然而，盡管熔焊有益處，但是應(yīng)該意識到，可以在本發(fā)明的一些實施方案中使用釬焊操作而仍然獲得本發(fā)明的很多益處。
[0104]端部276和278繞卷到第一芯基座266的底部表面，并且提供表面安裝焊盤，用于電連接到電路板上的可導(dǎo)電路跡線。
[0105]第二芯264可以以與第一芯262獨立且分開的方式制成，并且隨后以下面解釋的方式組裝到第一芯262。第二芯262可以由可導(dǎo)磁材料(例如上面描述的那些可導(dǎo)磁材料)制作為通常平坦的碟狀主體(main body) 290，所述主體290具有第一直徑，并且包括與主體290以整體的方式形成的、從其一端向外延伸的定心凸起292。定心凸起292位于主體290的中心，并且可以例如被形成為具有比主體290小的直徑的圓柱形插銷(plug)或柱(post)。此外，柱292可以被調(diào)整尺寸為與線圈240的內(nèi)周邊緊密匹配但是被接納在線圈240的內(nèi)周邊內(nèi)。因此，當(dāng)部件260被組裝時，柱292可以充當(dāng)對齊或定心特征。柱292可以延伸到在線圈內(nèi)周邊248處的線圈開口中，并且主體290的外周邊可以被設(shè)置為與第一芯262的側(cè)壁268、270的上表面相對。當(dāng)使用例如環(huán)氧樹脂基粘合劑將芯262和264接合在一起時，線圈240被夾在芯262和264之間，并且由第二芯264的柱292保持就位。
[0106]特別是當(dāng)線圈240的外周邊(由圖8中的參考數(shù)字246表示)與第一芯262中的接收座272的內(nèi)部尺寸緊密匹配時，芯262和264與線圈240的互相配合組裝提供了特別緊湊和機械上穩(wěn)定的部件260，在部件260中無需外部定心元件。與其中線圈直接纏繞在小的芯結(jié)構(gòu)上的常規(guī)部件組裝相反，獨立且單獨地制作芯262和264以及預(yù)成形線圈240提供了部件260的組裝的便捷性和簡化的制造。
[0107]如圖12中最佳地看到(在側(cè)視圖中，其中未示出線圈240)，第二芯264的柱292僅僅穿過線圈內(nèi)周邊248 (圖9)延伸了從主體290到第一芯262的基座266的距離的部分。即，柱292的一端不延伸到第一芯262的基座266并且與之分開，以提供物理的芯間隙296。物理間隙296允許芯中的能量儲存，并且影響部件260的磁特性(例如開路電感和DC偏置特性)。通過提供柱292和基座266之間的間隙296，以與用于電子設(shè)備的常規(guī)低輪廓磁性部件相比直接了當(dāng)且相對低成本的方式提供了針對大量部件260的穩(wěn)定和一致的間隙296加工。因此，與現(xiàn)有的部件構(gòu)造相比，可以以相對低的成本嚴密地控制部件260的電感值。更高的可接受部件產(chǎn)率產(chǎn)生于更好的工藝控制。
[0108]圖13-16圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案所形成的另一部件300的各種視圖。部件300在很多方面類似于上面關(guān)于圖9-12描述的部件260，并且因此在圖14-16中使用類似的參考符號來指示共同的特征。除下面所注意到的，部件300在構(gòu)造上基本上與部件260等同，并且提供基本上類似的益處。
[0109]與部件260不同，部件300的第一芯262被形成為具有基本上實心而連續(xù)的側(cè)壁302，所述側(cè)壁302限定用于預(yù)成形線圈240的接收座272。即，部件300不包括圖9中示出的第一芯262中的切口 273。同樣地，如圖14中最佳地示出，線圈240以從線圈240的上表面延伸的引線242、244定向，而不是呈圖9中所示出的結(jié)構(gòu)，在圖9中所示出的結(jié)構(gòu)中引線設(shè)置在線圈240鄰近基座266的底部表面上。由于線圈240的定向和無切口的立方壁302，與圖9中的實施方案相反(其中端接槽280僅延伸基座266的高度)，端部276和278中的端接槽280在第一芯162的整個高度上延伸。端部276和278以及槽280拉長至側(cè)壁302的整個高度在端部276和278上為線圈引線242和244提供了增加的接合面積，并且可以便利用于將線圈引線242和244固定到第一芯262的端部276、278的釬焊或熔焊操作。
[0110]圖17-21以各種視圖圖示根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案形成的另一部件320。部件320在很多方面類似于上面關(guān)于圖9-12描述的部件260，并且因此在圖17-21中使用類似的參考符號來指示共同的特征。除下面所注意到的，部件320在構(gòu)造上基本上與部件260等同，并且提供基本上類似的益處。
[0111]如圖17-22所示，部件320包括預(yù)成形可導(dǎo)端子接線夾322和324，所述可導(dǎo)端子接線夾322和324以與芯262獨立的方式被制成為組裝到芯262的獨立式結(jié)構(gòu)。接線夾322和324可以例如由可導(dǎo)金屬片制成，并且被沖壓、彎曲或以其他方式形成期望的形狀。端子接線夾322和324提供線圈引線242和244的端接以及用于電路板的表面安裝端接焊盤。接線夾322可以替代或附加于上面描述的端部276、278來使用。
[0112]圖22-25圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方案所形成的再一磁性部件350的各種視圖。部件350在很多方面類似于上面關(guān)于圖9-12描述的部件260，并且因此在圖22-25中使用類似的參考符號來指示共同的特征。除下面所注意到的，部件350在構(gòu)造上基本上與部件260等同，并且提供基本上類似的益處。
[0113]與部件260不同，部件300包括形成在第一芯262而非如上面所描述的那樣形成在第二芯264中的定心凸起或柱352。柱352可以位于第一芯262的接收座272中心，并且可以從第一芯262的基座266向上延伸。這樣，柱352可以向上延伸到線圈240的內(nèi)周邊248中，以使線圈240相對于芯262被維持在固定的、預(yù)先確定的中心位置。然而，芯264僅包括主體290。即，在示例性實施方案中，芯264不包括圖9和12中所示的柱292。
[0114]柱352可以僅延伸第一芯262的基座266與芯264的主體292之間距離的一部分，并且因此可以以一致且可靠的方式在柱352和芯264之間提供間隙。如果期望的話，可以在芯262和芯264的上表面提供由例如紙絕緣體或聚脂薄膜絕緣體材料制成的非磁性隔離元件(未示出)，并且所述隔離元件在芯262和264之間延伸，以使芯262升高且與柱352分開，以整體或部分地限定間隙。另外，柱264可以形成為具有比用于限定接收座272的芯262的側(cè)壁相對低的高度，由此導(dǎo)致當(dāng)部件被組裝時在柱352和芯264之間的物理間隙。
[0115]在進一步和/或可替換的實施方案中，芯262和芯264中的每一個可以被形成為具有定心凸起或柱，其中柱的尺寸被選定為提供柱端之間的間隙。在這樣的實施方案中，可以提供隔離元件來整體或部分地限定間隙。[0116]圖26-29圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方案形成的另一磁性部件370的各種視圖。部件370在很多方面類似于上面關(guān)于圖22-25描述的部件350，并且因此在圖26-29中使用類似的參考符號來指示共同的特征。除下面所注意到的，部件370在構(gòu)造上基本上與部件350等同，并且提供基本上類似的益處。
[0117]部件370中的線圈240包括多個繞組，每個繞組與一對引線相關(guān)聯(lián)。即，提供第一和第二線圈引線242和244來端接和電連接線圈240中的第一組繞組圈，并且提供第三和第四線圈引線372和374來端接和電連接線圈240中的第二組繞組圈。因此，芯262被提供為具有分別用于第一和第二線圈引線242和244的端部276和278，并且芯262被提供為具有分別用于第三和第四線圈引線372和374的端部376和378?？梢蕴峁╊~外的線圈引線和端部來接納線圈240中額外的繞組。
[0118]當(dāng)期望耦合電感器時，或者對于諸如門驅(qū)動變壓器等的變壓器的制造來說，線圈240中的多個繞組可能特別有益。
[0119]此處所提供的電感器可以用于各種設(shè)備，例如步降或步升轉(zhuǎn)換器。例如，圖30圖示步降或降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)的典型電路圖,而圖31圖示步升或升壓轉(zhuǎn)換器的典型電路圖。根據(jù)本發(fā)明制備的電感器還可以用于各種電子設(shè)備，例如移動電話、PDA和GPS設(shè)備等等。在一個示例性實施方案中，如圖32中所提供的電路圖所示，根據(jù)本文所描述方法制備的電感器可以被包括在設(shè)計用于驅(qū)動電致發(fā)光燈的高壓驅(qū)動器中，所述電致發(fā)光燈被用于諸如移動電話的電子設(shè)備中。
[0120]在示例性實施方案中，電感器被提供為具有2.5_X2.5_X0.7_的尺寸。針對該示例性器件的峰值電感為4.7 μ H±20%，具有0.7A的峰值電流和0.46A的平均電流。線的電阻測得為0.830hm。如表1中所示，該示例性器件的特性與兩個競爭者的器件的特性相
對比。對比例子 I是Murata電感器,型號為_。如表中所示，示例性電感器(實施例1)
以小得多的封裝在電感和峰值電流方面提供相同的性能。實施例1的性能在圖33中示出，其中電感被示為電流的函數(shù)。實施例的電感器的滾降(隨電流增加損失電感的百分比)在圖34中示出，并且在峰值電流為0.7A時約為20%。
[0121]表1
[0122]
【權(quán)利要求】
1.一種低輪廓磁性部件，包括: 由可導(dǎo)磁材料制成的并限定接收座的第一芯； 由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成并且具有與所述第一芯不同的形狀；以及 以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成的預(yù)成形線圈，所述線圈至少包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈； 其中所述第一芯限定接納所述線圈的基本上所有的所述多個圈的接收座，并且所述第一芯和第二芯中的至少一個包括與所述線圈配合的凸起；并且 其中在所述凸起和所述第一芯和第二芯中的至少一個的另一個之間建立非磁性間隙，從而當(dāng)電流流過所述多個圈時將能量儲存在所述間隙中。
2.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中當(dāng)所述芯被組裝時，所述凸起延伸比所述第一芯和第二芯之間的距離小的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中所述第一芯限定所述凸起，所述凸起延伸穿過所述線圈的中心開口。
4.如權(quán)利要求3所述的低輪廓磁性部件，其中所述凸起包括從所述第一芯的基座延伸的柱，當(dāng)所述第一芯和第二芯被組裝時，所述柱與所述第二芯是分開的。
5.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中所述第一芯包括用于所述線圈引線的表面安裝端。
6.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，還包括分別接納所述第一線圈引線和第二線圈引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾。
7.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈還包括第三引線和第四引線。
8.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
9.如權(quán)利要求1所述的低輪廓磁性部件，其中所述部件是功率電感器。
10.一種低輪廓磁性部件，包括: 由可導(dǎo)磁材料制成的并限定接收座的第一芯，并且所述芯包括向上凸出到所述接收座中的柱；以及 被接納在所述第一芯的所述接收座中的預(yù)成形線圈，其中所述柱延伸穿過所述線圈的內(nèi)周邊，所述線圈至少包括第一引線、第二引線以及所述在第一引線和第二引線之間的多個圈。
11.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，還包括由可導(dǎo)磁材料制成的第二芯，所述第二芯以與所述第一芯獨立的方式制成，并且覆蓋所述線圈。
12.如權(quán)利要求11所述的低輪廓磁性部件，其中所述第二芯包括基本上平坦的本體，所述本體具有比所述柱大的外周邊。
13.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，其中所述第一芯包括用于所述線圈引線的表面安裝端。
14.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，還包括安裝到所述第一芯并且分別接納所述第一線圈引線和第二線圈引線的第一導(dǎo)電接線夾和第二導(dǎo)電接線夾。
15.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈還包括第三引線和第四引線。
16.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
17.如權(quán)利要求10所述的低輪廓磁性部件，其中所述部件是功率電感器。
18.如權(quán)利要求11所述的低輪廓磁性部件，其中所述第一芯包括基座和從所述基座延伸的直立側(cè)壁，間隙在所述第二芯和所述柱的頂部之間延伸。
19.一種低輪廓磁性部件，包括: 預(yù)成形線圈； 用于提供第一磁芯并接納所述預(yù)成形線圈的第一裝置；以及 用于提供第二磁芯的第二裝置，所述第二裝置以與所述用于提供第一磁芯的裝置分開的方式被提供，并且將所述預(yù)成形線圈包圍在所述第一裝置內(nèi)；以及 用于相對于所述芯為所述線圈定心的裝置，所述定心裝置以整體的方式在用于提供磁芯的所述第一磁芯和第二磁芯之一中被提供；以及 用于建立與用于為所述線圈定心的裝置相關(guān)聯(lián)的非磁性間隙的裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的低輪廓磁性部件，其中所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述預(yù)成形線圈互相配合。
21.如權(quán)利要求19所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈包括第一引線、第二引線、內(nèi)周邊和外周邊，并且其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。`
22.如權(quán)利要求19所述的低輪廓磁性部件，其中所述部件是功率電感器。
23.如權(quán)利要求19所述的低輪廓磁性部件，其中所述線圈包括多于一個繞組。
24.—種制造低輪廓磁性部件的方法，所述磁性部件包括: 第一芯，所述第一芯由可導(dǎo)磁材料制成并且限定接收座； 第二芯，所述第二芯由可導(dǎo)磁材料制成并且還以與所述第一芯獨立的方式制成，所述第一和第二芯中的至少一個還具有形成于其間的凸起；以及 線圈，所述線圈以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成，所述線圈包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈，所述方法包括: 組裝所述第一芯、所述第二芯以及所述線圈，從而所述線圈的基本上所有的圈都位于所述接收座中，所述凸起被插入所述線圈，并且非磁性間隙在所述凸起的一端被建立； 將所述芯以固定的位置關(guān)系彼此接合；以及 將所述第一引線和第二引線端接到表面安裝端。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線中的每一條在所述外周邊連接到所述線圈。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述線圈被配置成使得所述第一芯和第二芯之間的距離最小化。
27.一種低輪廓磁性部件，包括: 第一芯，所述第一芯由可導(dǎo)磁材料制成，并且包括接收座； 第二芯，所述第二芯獨立地由可導(dǎo)磁材料制成并且以與所述第一芯獨立的方式制成； 以與所述第一芯和第二芯獨立的方式形成的線圈，所述線圈包括第一引線、第二引線以及在所述第一引線和第二引線之間的多個圈，所述線圈包括內(nèi)周邊和外周邊，其中所述第一引線和第二引線在所述外周邊連接到所述線圈；以及 被配置來分別將所述第一引線和第二引線連接到電路板的第一表面安裝端和第二表面安裝端； 其中所述第一芯限定適于接納所述線圈的接收座，并且其中所述第一芯和第二芯中的至少一個包括凸起，所述凸起適于被插入所述線圈，并且利用所述第一芯和第二芯中的另一個建立非磁性間隙。
【文檔編號】H01F27/24GK103489576SQ201310199304
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2007年6月15日
【發(fā)明者】Y·嚴, 羅伯特·博格特, B·王 申請人:庫帕技術(shù)公司